恩诺沙星对地中海贻贝的生化与分子应激效应：短暂影响还是持久改变？

《Aquatic Toxicology》：Biochemical and molecular stress responses to enrofloxacin in Mytilus galloprovincialis: transient or lasting effects?

本研究探讨了环境相关浓度恩诺沙星（ENR）对地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）的多层次生物效应。通过整合基因表达（如abcb、cyp4y1）、生化指标（GST、ETS）和生物能量学终点，发现ENR可激活解毒通路、改变能量代谢并诱发基因毒性，且大部分应激效应在14天恢复期后仍持续存在，凸显了兽医抗生素对海洋生态系统的潜在长期风险。

　　

^{Section snippets}

^INTRODUCTION

在影响海洋沿岸生态系统的众多压力源中，药物化学污染因其持久性和生物活性而受到特别关注（Fabbri等人，2023）。其中，抗生素是水生环境中最关键的威胁之一，对生物多样性、生态系统功能和生态系统服务具有重大影响（Berthke等人，2023）。氟喹诺酮类（FQs）药物，如恩诺沙星（ENR），因其在养殖业中的广泛使用和在水环境中的持久性而备受关注。

^{Animal collection and experimental design}

地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis，壳长50-60毫米）从拉斯佩齐亚湾（利古里亚，意大利）采集，并在过滤天然海水（FNSW；20±1°C，盐度30±1）中驯化14天，保持持续通气，并每隔一天投喂约150,000细胞/动物的AlgaMac Protein Plus。驯化期间，每2-3天更换一次FNSW。贻贝（每30升水箱N=20，每个处理三个重复）暴露于以下条件7天（EXP7）或14天（EXP14）：(i) 空白对照（仅FNSW），(ii) 5 ng/L ENR，以及(iii) 500 ng/L ENR。暴露期后，将动物转移至清洁海水中进行14天恢复（REC）。在EXP7、EXP14和REC结束时采集鳃组织，立即冷冻于液氮中，并储存于-80°C直至分析。

^{Chemical quantification}

空白水箱中的ENR浓度在整个实验期间保持稳定，采样时间点之间无显著变化，证实了污染物在每个暴露周的持久性。在暴露水箱中，初始加标后立即测得的ENR浓度（water_T0）与标称浓度高度吻合，表明给药准确（表2）。7天后（water_T7），在500 ng/L处理组中观察到ENR浓度显著下降，而ENR在5 ng/L处理组中保持相对稳定。这种差异可能与较高浓度下更明显的吸附或降解过程有关。

^DISCUSSION

水生环境中的药物污染是一个日益紧迫的问题。特别是，抗生素的广泛和日益增长的使用预计将提高如恩诺沙星（ENR）等化合物的环境浓度，从而增加对水生生物的长期风险（Caban和Stepnowski，2021）。迄今为止的大多数研究考察了广泛使用的抗生素类别，如β-内酰胺类、大环内酯类或磺胺类，而氟喹诺酮类（FQs）受到的关注相对较少，尽管它们具有潜在的环境影响。我们的研究结果表明，即使在低浓度下，ENR也能通过调节解毒相关基因（如abcb、cyp4y1）和能量代谢基因（如pkpyr、icdh）的表达，扰乱贻贝的生理状态。生化分析进一步揭示了线粒体活性（ETS）增加、能量储备动员以及GST活性持续升高，表明氧化应激和解毒途径的激活。此外，DNA链断裂水平的增加证实了ENR潜在的基因毒性效应。值得注意的是，在恢复期后，大多数应激反应并未完全逆转，强调了ENR暴露可能对海洋生物产生持久影响。

^CONCLUSIONS

本研究证明，暴露于环境相关浓度的恩诺沙星（ENR）会在地中海贻贝（Mytilus galloprovincialis）中引发显著且持续的生化和分子反应。观察到的效应跨越了生物组织的多个层次，从基因表达调节到能量代谢改变和基因毒性。值得注意的是，即使是低浓度的ENR也足以诱导解毒和代谢相关基因的转录变化，改变线粒体功能，并造成DNA损伤。更重要的是，这些影响在污染物清除后的恢复期内持续存在，表明ENR暴露可能对贻贝生理产生长期后果。这些发现强调了将亚致死生物标志物纳入环境风险评估的重要性，并支持将ENR等兽医抗生素纳入海洋监测计划，以保护沿岸生态系统的健康。